Hücresiz masif çok-girişli çok-çıkışlı haberleşme sistemleri günümüzde kullanılan baz istasyonu merkezli hücresel haberleşme sistemlerinin aksine, kapsama alanına dağıtılmış erişim noktaları kullanarak çok sayıda kullanıcıya eş zamanlı olarak hizmet verebilen gelecek vaat eden bir teknolojidir. Bu sistemler çok sayıda anten ve ileri düzey sinyal işleme tekniklerini kullanarak kullanıcılar arası girişimi azaltabilir ve sistem performansını arttırabilir. Optimal güç tahsisi enerji ve spektral verimlilik maksimizasyonunda çok önemli rol oynamaktadır. Her kullanıcı için uygun iletim gücü tahsisi yapılarak sistem veri hızı maksimizasyonu ile toplam enerji kullanımı arasındaki denge sağlanabilir. Sistem performansını arttırmanın bir diğer anahtar tekniği de kullanıcı-merkezli kümelemedir. Kullanıcı-merkezli kümelemenin amacı kullanıcıları uygun erişim noktaları ile eşleştirerek verimli kaynak tahsisi ve girişim yönetimi sağlamaktır. Bu tezde, hücresiz masif çok-girişli çok-çıkışlı haberleşme sistemlerinin performansı kullanıcı-merkezli kümeleme ve güç tahsisi üzerinden incelenmektedir. Enerji vermimliliğini maksimize etmek için bir güç tahsisi optimizasyon problemi formüle edilmekte ve bu problem iç-nokta algoritması ile çözülmektedir. Ayrıca, ana erişim noktası olmayan ve az sayıda kullanıcıya hizmet veren erişim noktalarını devre dışı bırakmayı öneren yeni bir kullanıcı-merkezli kümeleme algoritması önerilmektedir. Bu ek özellik, hücresiz masif çok-girişli çok-çıkışlı sistemlerin avantajını kaybetmeden toplam kullanılan enerjiyi azaltmayı amaçlamaktadır. Ayrıca, güç tahsisi optimizasyonu için gereken hesaplama sürelerini azaltmak amacıyla makine öğrenmesi tabanlı güç tahsisi yaklaşımı önerilmektedir. Geniş simülasyon ve analizler ile, bu tezde hücresiz masif çok-girişli çok-çıkışlı haberleşme sistemlerinde önerilen metodolojilerin spektral ve enerji verimliliğinde önemli kazanımlar sağladığını göstermektedir. Sonuçlar optimal güç tahsisi, kullanıcı-merkezli kümeleme ve makine öğrenmesi yaklaşımının hücresiz masif çok-girişli çok-çıkışlı haberleşme sistemlerinde kullanılmasının önemini vurgulamaktadır.

Son on yılda kablosuz iletişim alanında birçok gelişme sağlanmıştır. Fiziksel katmandaki beşinci nesil (5N) ağlar için araştırılan önemli teknoloji sağlayıcıları arasında, milimetre dalga iletişimine, çok girişli çok çıkışlı (ÇGÇÇ) çok sayıdaki anten sistemlerine ve ışın hüzmelendirme tekniklerine büyük bir ilgi gösterilmektedir. 5N’ye yön veren bu teknolojiler, spektral verimlilik, enerji verimliliği, gecikme ve güvenilirlik açısından 5N ve 5N’nin ötesindeki ağların performansını artırmak için büyük fırsatlara sahiptir. Aynı zamanda kablosuz iletişim, açık doğası nedeniyle gizli dinleyicilere bilgi sızıntısına eğilimlidir. Bu nedenle, kablosuz ağlarda güvenli iletişim daha kritik hale gelmektedir. Bu sorunu çözmek için, Fiziksel Katman Güvenliği (FKG) kavramı araştırılmaktadır. Bu tezde FKG tabanlı sistemler için doğrusal ışın şekillendirme teknikleri ile istatistiksel milimetre dalga iletimini inceliyoruz. Baz istasyonunda, meşru kullanıcılarda ve gizli dinleyicilerde hibrid ışın hüzmelendirme kullanarak güvenli çok kullanıcılı ÇGÇÇ milimetre dalga iletişimlerini öneriyoruz. Her bir gönderici ve alıcı çifti için 3 boyutlu milimetre dalga kanal modeli kullanarak, gizli dinleyicilerin kanallarını bastırmak ve genel iletişim sisteminin gizlilik kapasitesini arttırmak için yapay gürültü ışın hüzmelendirme kullanıyoruz. Tek hücreli ve çok hücreli milimetre dalga ÇGÇÇ uydu-yer hattı iletişimi de dahil olmak üzere farklı senaryolardaki gizlilik performansını araştırıyoruz ve doğrudan sistem güvenliği ile ilgili kilit noktaları ortaya çıkarıyoruz.

Kablosuz ağlar, yayın yapıları nedeniyle girişime eğilimlidir. Geleneksel ağların çoğunun tasarımında, bu yayın doğası performansı düşüren bir faktör olarak algılanmaktadır. Bununla birlikte, fiziksel katman ağ kodlaması, farklı kaynakların eş zamanlı iletimlerini mümkün kılarak bu yayın niteliğini kullanır ve kablosuz ağların spektral verimliliğindeki artışı kolaylaştırır. Ayrıca, masif çoklu giriş çoklu çıkış, kablosuz iletişim sistemleri için spektral verimliliği arttıran anahtar teknolojilerden biri olarak kabul edilir. Altıncı nesil (6G) ağlarda fiziksel katman ağ kodlaması ve çok kullanıcılı masif çoklu giriş çoklu çıkış kombinasyonu, spektral verimliliği daha da arttırabilir. Bu tezde, fiziksel katman ağ kodlaması bit hata oranı ve kapsama olasılığı baz alınarak incelenmiştir. Tez boyunca, ağ kodlu sembolün bit hata oranına odaklanılmıştır. Fiziksel katman ağ kodlaması, ağ kodlaması ve geleneksel iletim ile karşılaştırılır. Kullanıcıların sinyal-gürültü oranları farklılıklarının bit hata oranı performansları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, ağ kodlu sembolünü tahmin etmek için logaritmik olabilirlik oranı kullanılmayan alternatif bir yöntem, çoklu giriş çoklu çıktılı fiziksel katman ağ kodlaması sistemleri için önerilmektedir. Fiziksel katman ağı tabanlı çok kullanıcılı masif çoklu giriş çoklu çıkışlı sistemlerde kapsama olasılığının sıfır zorlamalı eşitleme kullanarak kapalı form ifadesi türetilmektedir. Dikgen olmayan çoklu erişim tabanlı bir fiziksel katman ağı sistemi önerilmektedir. Performans sonucu olarak bit hata oranı verilerek dikgen olmayan çoklu erişim tabanlı çoklu giriş çoklu çıkış sistemlerinde fiziksel katman ağı kodlamasının uygulanabilirliğini gösterilmektedir.

Milimetre dalga haberleşmesi, gelecekteki mobil ağların ihtiyaçlarını karşılayabilecek avantajlı bir teknolojidir. Öte yandan, yayılma özellikleri ve sistem gereksinimleri, milimetre dalga haberleşmesinin kullanımını kısıtlayan faktörlerdir. Hibrit ve dijital hüzme oluşturma mimarileri, milimetre dalga haberleşmesini kullanmak için değerli birer aday olarak değerlendirilebilir. Hibrit mimaride, ışın-uzay kanalının seyrek yapısından faydalanarak birkaç hüzmenin seçimi, düşük karmaşıklığa sahip yüksek spektral verimlilik sunmaktadır. Bu tezde, seyrek ve yoğun ortamlarda çok kullanıcılı milimetre dalga haberleşmesi incelenmektedir. Literatürde sunulan hüzme seçim algoritmaları, seyrek ortam için uygulanmaktadır. Kullanıcı sayısı seyrek bir ortamda radyo frekansı (RF) zincirlerinin sayısına eşit iken, yoğun bir ortamda RF zinciri sayısı kullanıcı sayısından daha azdır. Bu nedenle, yoğun ortamlar için hüzme ve kullanıcı seçimlerini birlikte gerçekleştiren bir algoritma önerilmiştir. Önerilen hüzme ve kullanıcı seçim algoritmasındaki kullanıcı seçimi, kullanıcı kanalları arasındaki korelasyon esas alınarak yapılır. Kullanıcı kanallarının milimetre dalga haberleşmesinde yüksek oranda korelasyon göstermesi nedeniyle, önerilen hüzme ve kullanıcı seçim algoritması spektral verimliliği önemli ölçüde arttırmaktadır. Ayrıca, dijital hüzme oluşturma mimarisi kullanıldığında, milimetre dalga haberleşmesi için düzenli olmayan dikdörtgen dizi (NURA) anten konfigürasyonları incelenmektedir. Ardından, daha az sayıda anten olması durumunda bir kullanıcı seçim algoritması önerilmektedir. Simülasyon sonuçları, önerilen kullanıcı seçim algoritması yoluyla NURA yapısı ile milimetre dalga haberleşmesindeki toplam veri hızındaki iyileşmeyi göstermektedir. 

Akıllı cihazların ve mobil uygulamaların kullanımının artması, veri trafik talebinin büyümesini sağladığından, verimlilik ve ölçeklenebilirlik gelecekteki iletişim sistemlerinin geliştirilmesi için büyük öneme sahiptir. Cihazdan cihaza (D2D) iletişim, artan mobil veri trafiğinin üstesinden gelmek ve kapasite talebini karşılamak için etkili bir çözüm sunar. D2D iletişimi, mevcut hücresel sistemi birkaç yönden geliştirebilir. Kullanıcı ekipmanları birbirlerine çok yakın olduklarında, baz istasyonunu atlayarak doğrudan bağlantıyla iletişim kurabilirler. Bu sayede verici daha düşük güç tüketirken, daha iyi hizmet kalitesi sağlayabilir. D2D bağlantıları aynı zamanda aşağı yönlü ve yukarı yönlü spektrum kaynaklarını yeniden kullanarak enerji ve spektrum verimliliğini artırabilir ve etkin yakınlık tabanlı hizmetleri mümkün kılar. Fakat, geleneksel hücresel altyapıya D2D bağlantılarının entegrasyonu, girişim durumunu karmaşık hale getirir, çünkü D2D iletişimleri eş kanal girişimini artırabilir ve hücresel bağlantı kalitesini düşürebilir. Bu tezde, kaynak tahsis ve güç kontrol teknikleri tek ve çoklu antene sahip hücresel ağlar ile cihazdan cihaza (D2D) iletişimin beraber kullanılmasından kaynaklanan girişimi azaltmak bununla beraber hem hücresel kullanıcıların hem de D2D çiftlerinin veri oranını arttırmak için önerilmiştir. Buna ek olarak, sıfır zorlama tekniği baz istasyonunda mükemmel kanal bilgisi ile gerçekleştirilmekte olup, ayrıca aşağı yönlü ve yukarı yönlü bağlantı iletişimi için sınırlı ve tahmini kanal bilgisi ile uygulandığı zamanki etkisi incelenmiştir.

Son on yılda, kablosuz hizmetler için talep benzeri görülmemiş oranlarda artmaktadır. Günümüzde kablosuz iletişim hayatımızın ayrılmaz bir parçasıdır. Kablosuz iletim popülaritesine rağmen telsiz yayılımının doğası gereği saldırılara karşı savunmasızdır. Bu nedenle, kablosuz ağlarda iletişim güvenliği her zamankinden daha kritik hale gelmektedir. Geleneksel olarak, şifreleme teknikleri ağ protokollerinin üst katmanlarında güvenlik amacıyla kullanılır. Geleneksel şifreleme tekniklerine bir tamamlayıcı olarak fiziksel katman güvenliği, kablosuz iletişimin güvenliğini sağlamak için kablosuz kanalların rastlantısallık özelliklerini kullanır. Amaç, gizli dinleyicilerin ele geçirebileceği bilgi miktarını iletişim kanallarına özgü rastlantısallığı kullanarak sınırlamaktır. Fiziksel katman güvenliği tasarımı, üst katmanlardaki güvenlik tekniklerinin aksine gizli dinleyicinin sınırlı hesaplama gücüne sahip olduğu öncülüne dayanmamaktadır. Aksine, gizli dinleyici sonsuz bir hesaplama gücüne sahip olabilir. Güvenli iletişim uygun kod kitapçığı, hüzmeleyici tasarımı ve ayrıca mevcut kanal durumu bilgisinin kullanımı ile sağlanabilir. Fiziksel katman güvenlik yöntemleri, üst katman şifreleme tekniklerinden bağımsız olarak çalışabilir. Böylelikle, mevcut iletişim sistemlerinin gizliliğini arttırmak için fiziksel katman güvenlik teknikleri kullanılabilir. Bu tezde, özellikle sınırlı geri bildirimli çok kullanıcılı çoklu antenli sistemlerde fiziksel katman güvenlik geliştirme mekanizmaları incelenmiştir. Durağan ve zamanla ilintili sönümlü kanallar gibi farklı kanal koşullarına sahip gizlilik kaygısı altında çalışan dört farklı sistem modeli incelenmiştir. Herhangi bir potansiyel gizli dinleyicinin algısını bozmak için yapay gürültü hüzlemeyicisi kullanılmıştır. Vericinin mükemmel kanal durum bilgisine sahip olamamasının ve sınırlı kanal durum bilgisinin neden olduğu yapay gürültü sızıntısının etkileri analiz edilmiştir. Tez, özel kod kitapçığı tasarımı ve uygun hüzmeleyici ile birlikte alıcı tarafında seçim kriterini kullanarak geri besleme yükünde bir azalma önermektedir. Yaklaşımımız, uygun kanal koşullarına sahip kullanıcıları seçerek ve kanal yönü bilgilerini özel bir kod kitapçığıyla nicemleyerek kablosuz iletişim güvenliğini güçlendirebilmektedir. Ayrıca, verici tarafında gizli dinleyicinin kanalı bilinmediğinden, kullanıcılar arası girişim bir güvenlik yöntemi olarak kullanılmıştır. Benzetim çalışmaları sonuçları, erişilebilir güvenlik kapasitelerini inceleyerek önerilen fiziksel güvenlik mekanizmalarının uygulanabilirliğini göstermektedir.

Mobil haberleşme sektörüne duyulan rağbetin her geçen gün artması trafik problemini her geçen gün daha önemli kılmaktadır. Profesyonel kullanıcılara verilecek hizmetin daha kaliteli ve daha güvenilir olması için farklı çalışmalar yapılmaktadır. Haberleşme sektöründe profesyonel kullanıcılar için özel olarak geliştirilen Profesyonel Mobil Radyo (PMR) sistemi, isteğe özel olarak istenilen özelliklerde kişilerin ve şirketlerin hizmetine sunulabilmektedir. PMR sistemlerinden biri olan Tetra sistemi ile kullanıcılar geleneksel PMR sistemlerine oranla daha teknolojik hizmet alabilmektedirler. Daha güvenilir, özel ve kesintisiz haberleşme için ihtiyaç duyulan bu sistemler için hücre seçim algoritmaların büyük önemi vardır. Bu tezde, Tetra sistemi için uygulanabilecek iki ayrı hücre seçim algoritması sunuyoruz. Bu algoritmalarda, kullanıcıların baz istasyonlarına bağlanırken sahip oldukları güç ve genel sistemdeki kullanıcıların dengeli dağıtılması hesaba katılmaktadır. Algoritmaların farklı ortamlarda farklı trafik özellikleriyle performans değerlendirmeleri sunulmaktadır.

Kamu güvenliği kuruluşları, toplum için istikrarlı ve güvenli bir ortam sağlar. Acil durum krizi sırasında, ses veya veri iletimi için kamu güvenlik görevlileri arasındaki iletişim çok önemlidir. Kriz, afet ve trafik yoğunluğunun yüksek olduğu durumlarda kamu iletişim ağlarının hizmet sunamadığı zaman, hizmet kalitesini arttırmak ve kullanıcılara kesintisiz hizmet sunabilmek için konvansiyonel Kamu Güvenliği İletişim Yetkilileri Birliği (APCO25) ve trunk Dijital Mobil Radyo (DMR) sistemleri gibi Profesyonel Mobil Radyo sistemlerine (PMR) ihtiyaç duyulmaktadır. Sürekli ses ve veri hizmeti sunarken, hizmet alınacak baz istasyonunun verimli bir şekilde seçilmesini ve hareketli kullanıcıların bir baz istasyonundan diğer bir baz istasyonuna sorunsuz geçmesini sağlamak çok önemlidir. Bu anlamda, hücre seçim algoritmaları ile kullanıcıların hangi baz istasyonundan hizmet alacağının belirlenmesi kritik önem taşır. Hücre seçimi, kullanıcılara hizmet sunan baz istasyonunu belirleme sürecidir. Hücre seçimi, sistem yükünün dengelenmesinde ve dolayısıyla genel sistem performansında önemli bir rol oynamaktadır. Etkin hücre seçim algoritmaları ile, acil durumlarda PMR sistem kullanıcısının hizmet alacağı baz istasyonuna olan bekleme süresini azaltmak ve o baz istasyonuna mümkün olan en kısa sürede bağlanmak amaçlanmaktadır. Bu tez çalışmasında yük tabanlı ve trafik tabanlı hücre seçim algoritmaları göz önüne alınarak tam set ve indirgenmiş set tabanlı hücre seçim algoritmaları önerilmiştir. Yük tabanlı hücre seçim algoritmasında, her kullanıcı hem alınan sinyal gücü (RSSI) değerine hem de hücre yük bilgisine dayalı olarak hesaplanan faydalı değere göre baz istasyonunu seçer. Buna ek olarak, her kullanıcının hem yanlı sinyal gürültü karışım oranı (SINR) değerine hem de hücre yük bilgisine dayalı olarak hesaplanan faydalı değere göre baz istasyonunu seçtiği durum incelenmiştir. Trafik tabanlı hücre seçim algoritmasında, hücre yükü bilgisi hesaplanırken konuşma sürelerine bağlı trafik yoğunluğu hesaba katılır. Önerilen algoritmaların performansları, konvansiyonel APCO25 ve trunk DMR sistemleri için farklı performans metriklerini dikkate alarak çeşitli senaryolara dayalı olarak değerlendirilmiştir.

Mobil uygulamaların gittikçe yaygınlaşması ile artan trafik çeşitliliği ve hacmi, ağlarda taşınan trafiğin yönetilmesi ihtiyacını kuvvetlendirdi. Yazılım tanımlı ağlar, trafik yönetimini kullanarak belirlenen gereksinimleri karşılarken, verimi maksimuma çıkararak ağları yönetebilir. Artan trafik hacmi talebini karşılamak için öne çıkan bir diğer teknoloji ise bulut tabanlı radyo erişim ağlarıdır. Bulut servisleri radyo erişim ağlarına entegre edilerek, operatorler ağ fonksiyonları sanallaştırmasından faydalabileceklerdir. Böylece tek bir donanımda farklı sanallaştırılmış fonksiyonlar kullanılabilecektir. Bu tezde, ağdaki aktif anahtar ve bağlantı sayısına dayanan güç tüketimini minimuma indiren bir yol atama algoritması öneriyoruz. Bağlantı kapasitesi kısıtlamalarını göz önüne alarak, akışların veri hacmi gereksinimlerini karşılayan en iyi yolu bulmak için genetik algoritma kullanıp, düşük karmaşıklıklı yeni bir yol atama yaklaşımı öneriyoruz. Algoritmanın, bulut radyo erişim ağına sahip mobil ağ sisteminde kaynak ayırma ile birleştirilip analizi yapılmıştır. Önerilen algoritmanın verilen ağ topolojisinde çeşitli akış veri hacmi kısıtlamalarına göre performans değerlendirmelerini sunuyoruz.

Mobil cihazların hızla artmasıyla, multimedya servislerin kullanımında muazzam bir artış olmuştur. Haberleşme cihazlarının hem yazılım hem de donanımlarındaki teknolojik gelişmelere paralel olarak kullanıcılar daha yüksek kaliteli ve daha güvenli servisler talep etmektedir. Şebeke teknolojilerindeki gelişmeler hücresel, sabit ve internet erişim teknolojilerinin birlikte çalışabileceği yakınsayan bir yapı oluşturma yönündedir. Ayrışık kablosuz ağlar kullanıcıların artan trafik talebini karşılamada önemli rol oynamaktadır. Ayrışık kablosuz ağlar sayesinde sistemlerin daha iyi çalışması sonucu kullanıcılara daha yüksek performansla servis sağlamak, trafik yükünü bir şebekeden diğerine transfer etmek anlamına gelen aktarmayla mümkündür. Farklı kablosuz haberleşme ağları arasında trafiği aktarmak için çeşitli stratejiler kullanılmaktadır. Bu tezin amacı ayrışık kablosuz ağlarda birbirinden farklı kablosuz haberleşme teknolojilerinin verimli bir şekilde çalışmasını sağlayan aktarma stratejilerini incelemektir. Farklı aktarma stratejilerinin çeşitli senaryolarda performans sonuçları elde edilmiştir. Kablosuz ağların aşırı yüklü olduğu durum ele alınarak, ağ veya kullanıcı ile başlatılan bu stratejilerin karşılaştırmaları yapılmıştır.

Yüksek kapasite ve veri hızı gereksinimi kablosuz haberleşme için yükselen taleple birlikte artmaktadır. Bu talebi karşılamak için kapasite ve veri hızını geliştirmenin en etkili yollarından biri gelecek nesil kablosuz ağlar için ümit verici bir teknik olacağı düşünülen ev baz istasyonlarının kullanılmasıdır. Bununla beraber bu düşük güçlü baz istasyonlarının yoğun olarak yerleştirilmesi pek çok zorluğu beraberinde getirmektedir. Girişim yönetimi, ev baz istasyonlarının makro baz istasyonlarının kapsam a alanlarında yoğun olarak yerleştirilme senaryoları için başlıca zorluklardan biri olacaktır. Girişim sorunuyla başa çıkmak için birçok teknik vardır. Bu tezde, baz istasyonundan kullanıcılara etki eden farklı katmanlar arasındaki girişimi ele almak için güç kontrolü ve hüzmeleme teknikleri ayrı ayrı ve ortaklaşa gerçekleştirilmiştir. Ev baz istasyonu ve makro baz istasyonunu içeren iki katmanlı ağ sisteminde, güç kontrol problemi ilk olarak incelenmiştir. Hedeflenen SINR değerlerinin sağlanması amacıyla ev baz istasyonu için uygulanabilir iletim güç aralığı kullanıcıların konumlarına göre belirlenmiştir. İkinci olarak, hüzmeleme tekniği kısmi ZF metodu kullanılarak uygulanmıştır. Bu yöntemde, katmanlar arası girişim i ortadan kaldırılmak için hüzmeleme ağırlık vektörleri dizayn edilmiştir. Makro baz istasyonu kullanıcısına ait SINR değerinin ev baz istasyonuna yakın alanlarda herhangi bir azalmaya uğramadığı gözlenmektedir. Son olarak, bu iki teknik orta klaşa uygulanmıştır. Uygulanan bu ortak teknik, hem girişimin yok edilmesi hem de güç verimliliği sağlandığından ev baz istasyonları için uygun ve çevre dostu bir çözüm olarak görünmektedir.

Geçmiş yıllarda hızlı gelişen trafık talebi ayrışık kablosuz ağların artmasına sebep olmaktadır. Ayrışık kablosuz ağlar üstüne küçük hücreler yerleşmiş makro hücreler içermektedir. Alan başına spektral verimliliği artırarak büyük kapasite ve performans artışı sağlamaktadırlar. Ancak ayrışık kablosuz ağların uygulanmasında girişim gibi sorunlarla karşılaşıl maktadır. Bu yöntem ile daha fazla kullanıcıya hizmet verilmesi sağlanmakta olup dolayısıyla daha iyi performansa ulaşılmaktadır. Hücreler arası oluşan bu girişimi çözmek için girişim koordinasyon teknikleri kullanılmaktadır ve böylece performans artışı gerçekleştirilmektedir. Bu tezin amacı ayrışık kablosuz ağlar kavramını analiz etmek, hücre genişletme hücre seçim stratejisini, girişim koordinasyonu ve enerji verimliliği kavramlarını irdelemektir. Çeşitli hücre seçme algoritmaları kullanılarak ayrışık kablosuz ağlar için makro kapsama alanında farklı sayıda piko baz istasyonları yerleştirilerek performans sonuçları elde edilmiştir. Girişimin etkisini analiz etmek için hücre seçimi ile girişim koordinasyonu algoritmalarının başarım sonuçları da elde edilmiştir.

Hızla büyümekte olan 3. nesil mobil iletişim sistemi UMTS, yüksek hız gerektiren servisler için yeterli kapasite sağlamak üzere tasarlanmıştır. WCDMA teknolojisini kullanan söz konusu sistemde aynı frekans bandı ve aynı zaman dilimini kullanan farklı bağlantılar, ortogonal ve rasgele kodlar aracılığı ile birbirinden ayrıştırılarak iletişimi sağlamaktadır. Bu nedenle girişim yönetimi ağ kapasite ve kapsamasının eniyilenmesinde önem kazanmakta ve pratik sistemlerde uygulanabilecek bir algoritmaya gereksinim duyulmaktadır. Ancak var olan algoritmalar incelendiğinde tekrarlamalı yöntemlerin kullanıldığı görülmektedir. Ancak, tekrarlamalı yöntemler uygulama aşamasında yüksek iş gücü ve maliyet gerektirmektedir. Uygulanabilirliği artırmak amacı ile bu tezde 3. nesil ağlarda girişim seviyesini azaltmak üzere iki adımdan oluşan bir algoritma sunulmuştur. Önerilen algoritmada veri olarak sürüş testinde elde edilen sinyal seviyesi ölçümleri ve başlangıç konfügirasyonu kullanılmıştır. Birinci adımda kapsama alanı üzerinde doğrudan etkiye sahip olmaları nedeni ile baz istasyonlarının anten eğimleri ve pilot sinyal çıkış güçleri hesaplanırken ikinci adımda ise azimutları hesaplanmaktadır. Önerilen algoritmaların performans sonuçları pratik uygulamalar göz önüne alınarak elde edilmiştir. Sonuçlar göstermektedir ki belirtilen parametreler girişim yönetiminde etkin bir biçimde kullanılabilmektedir.

Hücresel kablosuz ağlar, hücre köşelerindeki kullanıcıların yeterli sinyal seviyesinialamamalarına bağlı olarak, girişim ve kapsama alanı sorunlarından dolayı sınırlandırılmıştır. Bu sorunların çözümü ve sinyal gücünü arttırmadan daha yüksekişaret/parazit gürültü oranının ve kapasitenin sağlanması için, hücresel ağlarda röleli sistemlerin kullanılması literatürde incelenmis ve değerlendirilmiştir. Diğer taraftan, tekgiriş tek çıkışlı anten sistemleri yerine çok giriş çok çıkışlı (ÇGÇÇ) anten sistemlerinin kullanımı kapasiteyi ve güvenilirliği önemli ölçüde arttırmaktadır. Dolayısıyla, ÇGÇÇanten sistemlerinin röleli sistemler ile birlikte kullanılması ile gelecek nesil haberleşmesistemlerinin artan ihtiyaçları karşılanabilecektir. Bu tezde biz günümüz hücresel ağlarve sabit röleli hücresel ağlarının performanslarını, frekans kullanım derecesini bir ve dörtalarak, tekli ve çoklu antenler kullanarak araştırdık. Tez içerisinde, altıgen hücresel yapıyıbaz aldık ve altı adet sabit röleyi hücre içerisine yerleştirdik. Seçim algoritması kullanılarakkullanıcının sinyali direk olarak baz istasyonundan veya röle üzerinden aldığınıkabul ettik. Tez boyunca, ilk olarak biz uygun röle pozisyonlarını farklı röle güçleri içinanaliz ettik. Daha sonra röleli ve rölesiz durumlar için hücre içi kullanıcı kapasitelerini araştırdık. Sonraki aşamada, hücre çapını ve röle gücünü değiştirerek kullanıcıların kapasitelerini inceledik. Tezin son kısmında ise çoklu antenler için röle bazlı hücresel ağların performanslarını araştırdık.

Bu çalışmanın amacı, spektrumun kullanım verimliliğini arttırmak amacıyla yeni ortaya çıkan bilişsel radyo sistemlerinde spektrum sezinleme üzerine odaklanmaktır. Spektrum verimliliğinin arttırılması, hızla artan kablosuz kullanıcı sayısı ile sadece sesodaklı sistemlerden multimedya sistemlerine dönüş ümünün doğal bir sonucu olarak acil bir ihtiyac¸ olarak karşımıza çıkmaktadır. Frekans spektrumunun durağan tahsisi günümüzün kablosuz teknolojilerinin ihtiyaçlarını karşılamamaktadır bu nedenle kablosuzağlar için spektrumunun dinamik kullanımı gereklidir. Bilişsel radyo, çevrelerini algılayabilmeleri ve parametrelerini buna göre değiştirebilmeleri nedeniyle dinamik frekans kullanımlı sistemler için umut verici aday sistemler olarak görülmektedir. Bilişselradyo spektrumu sezinleyebilir, boş bantları algılayabilir ve ikincil kullanıcılar bu kullanılmayan boş bantlara birinci kullanıcıya girişim yapmayacak şekilde yerleştirilebilirler. Bilişsel radyo tabanlı sistemler için literatürde birçok spektrum sezinleme yöntemi önerilmektedir. Bu tezde tekli veçoklu antenli bilişsel radyo sistemleri için enerjialgılama ve döngüsel-durağan öznitelik algılama tekniklerine dayanan spektrum sezinleme sistemleri kablosuz iletişim kanallarında detaylı bir şekilde incelenmiş, karşılaştırmaperformans sonuçları çıkartılmıştır.

Dik frekans bölmeli çoğullama (DFBÇ), yüksek iletişim hızı ve frekans seçici kanallara karşı dayanıklılığı nedeniyle tercih edilen bir yöntemdir. Diğer taraftan, çok-girişli çok-çıkışlı (ÇGÇG) anten sistemleri, tek-girişli tek-çıkışlı (TGTÇ) kablosuz haberleşme sistemleriyle karşılaştırıldığında kapasiteyi ve güvenilirliği arttırma yeteneğine sahiptir. Dolayısıyla, bu iki teknolojinin birleşmesi ile gelecek haberleşme sistemlerinin yüksek veri hızı ve kapasite gibi ihtiyaçları karşılanacaktır. Bu sistemlerde gönderilen verinin düzgün geri alınabilmesi için iyi bir kanal kestirimine ihtiyaç duyulmaktadır. Bant genişliğinin verimli kullanılması ve hesaplama karmaşıklığının düşürülmesi iyi bir kanal kestirimi için göz önünde bulundurulması gereken iki önemli kıstastır. Bu tezde, biz TGTÇ-DFBÇ sistemler ve ÇGÇG-DFBÇ sistemlerde performansı arttırmak için bant genişliğini hesaplı kullanan, karmaşıklığı az değişik kanal kestirim algoritmalarını araştırdık. İlk olarak, pilot semboller ve Beklenti En Büyükleme algoritması ile kanal kestirimi teknikleri üzerine çalıştık ve bunları performans açısından karşılaştırdık. Daha sonra bant genişliğini verimli kullanmak için bir DFBÇ çerçevesinde kullanılan pilot sembol sayısını düşürerek farklı pilot yerleşimlerini karşılaştırdık. Bu pilot yerleşimlerine ait bit hata oranı ve kanal kestirimi başarım sonuçlarını elde ettik. Sonraki aşamada DFBÇ sistem modelinde karar verme bloğu ve kanal kestirim bloğu arasında bağlantı kuran döngülü kanal kestirim tekniğini önerdik ve bu önerdiğimiz tekniği performans ve hesaplama karmaşıklığı açısından Beklenti En Büyükleme algoritmasıyla karşılaştırdık. Bu kanal kestirim tekniklerini ayrıca uzay-zaman blok kodlu (UZBK)-DFBÇ ve V-BLAST yapılı ÇGÇG-DFBÇ sistemlere de uyguladık. Son olarak VBLAST yapılı ÇGÇG-DFBÇ sistemler için kanal kestirimini ve sinyal sezimini birleşik olarak gerçekleştirdik ve kestirilen kanal katsayılarını Beklenti En Büyükleme algoritması kullanarak düzeltmeye çalıştık.